BRPI0609540A2

BRPI0609540A2 - aparelho e método de comunicação de rádio

Info

Publication number: BRPI0609540A2
Application number: BRPI0609540-2A
Authority: BR
Inventors: Motohiro Tanno; Hiroyuki Atarashi; Kenichi Higuchi; Mamoru Sawahashi
Original assignee: Ntt Docomo Inc
Priority date: 2005-04-01
Filing date: 2006-03-20
Publication date: 2010-04-13
Also published as: EP1865736B1; IN2014KN01886A; KR20070114809A; TW200706036A; EP2627142A2; EP1865736A4; ES2541928T3; US20090280749A1; RU2420888C2; CN101167399A; EP2627142A3; TWI338523B; CN103327631A; DK1865736T3; CN102098788A; US20130329655A1; EP1865736A1; WO2006109435A1; RU2007136938A; JP4455389B2

Abstract

APARELHO E MéTODO DE COMUNICAçãO DE RáDIO. A presente invenção refere-se a um sistema de comunicação de rádio, onde uma banda de freqúéncia de downlink inclui uma pluralidade de blocos de freqúência que incluem uma ou mais freqúéncias de portadora, e um ou mais dos blocos de freqúóncia são utilizados para uma transmissão de dados para um único usuário. Um aparelho de comunicação de rádio para utilização no sistema de comunicação tem uma unidade da avaliação que avalia a qualidade de um sinal recebido para cada bloco de freqúência e armazena uma pluralidade de avaliações de qualidade armazenadas do sinal recebido, uma unidade de comparação que compara as avaliações de qualidade plurais do sinal recebido, e uma unidade de transmissão que transmite um número predeterminado das avaliações de qualidade do sinal recebido sobre um canal de controle de uplink.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "APARELHOE MÉTODO DE COMUNICAÇÃO DE RÁDIO".

CAMPO DA TÉCNICA

A presente invenção refere-se a um campo técnico de comuni-cação de rádio, e mais especificamente refere-se a um aparelho e métodode comunicação de rádio para utilização em um sistema de comunicaçãoonde uma programação de pacote é executada no downlink.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA

No esquema de comunicação de terceira geração, tipicamentetal como a IMT-2000 (Telecomunicações Móveis Internacionais - 2000), es-pecificamente, um downlink mais rápido e de maior capacidade é buscado, epor exemplo, a taxa de transmissão dè informações mais alta do que ou i-gual a 2 Mbps é conseguida com a utilização de uma banda de freqüênciade 5 MHz. A IMT-2000 adota o esquema de Acesso Múltiplo de Divisão deCódigo de Banda Larga (W-CDMA). Alternativamente, algum esquema de-nominado Acesso de Pacote de Downlink de Alta Velocidade (HSDPA) podeser empregado. No HSDPA, o esquema de Modulação e Codificação de Ca-nal Adaptável (AMC), um esquema de Solicitação de Repetição Automática(ARQ) de pacotes na camada de MAC, uma programação de pacote rápida,e outros são empregados para conseguir taxas de transmissão e uma quali-dade mais alta. Por exemplo, a AMC está descrita no documento não de pa-tente 1. A ARQ está descrita no documento não de patente 2.

A Figura 1 é uma vista esquemática para explicar o esquema deAMC. Assumindo que a potência de transmissão de uma estação de base éfixa, em geral, um terminal 11 mais próximo da estação de base 10 podereceber os sinais com uma maior potência do que o terminal 12 mais distan-te da estação de base 10. Com isto, como é estimado que o terminal 11 temum melhor estado de canal, um maior nível de modulação e uma taxa decodificação mais alta são adotados. Por outro lado, o terminal 12 recebe ossinais com menos potência do que o terminal 11. Assim, como é estimadoque o terminal 12 não tem um bom estado de canal, um menor nível de mo-dulação e uma taxa de codificação mais baixa são adotadas.A Figura 2 mostra uma combinação exemplar de diferentes es-quemas de modulação (nível de modulação) e diferentes taxas de codifica-ção de canal. Na tabela ilustrada, a coluna mais à direita representa as taxasde bits relativas no caso da taxa de bits ser "1" sob o esquema de modula-ção M de "QPSK" e a taxa de codificação de canal R de "1/3". Por exemplo,se M = "QPSK" e R = "1/2", a taxa de bits de x1,5 é obtida. Em geral, existeuma tendência de que quanto mais alta é a taxa de bits, menor é a confiabi-lidade. Mais especificamente, as combinações entre os diferentes esquemasde modulação e as taxas de codificação e as diferentes quantidades indicati-vas de estados de canal são predefinidas em uma tabela de listagem, e osesquemas de modulação e outros são mudados dependendo do estado decanal se necessário. A quantidade indicativa do estado de canal é gerencia-da como Indicador de Qualidade de Canal (CQI), o qual é tipicamente a SIR(Razão de Potência de Interferência de Sinal) e a SINR de um sinal recebi-do.

A Figura 3 é uma vista esquemática para explicar a ARQ (maisprecisamente, uma ARQ híbrida). O esquema de ARQ híbrida é uma técnicaderivada de uma combinação do esquema de ARQ de solicitar a retransmis-são de pacotes dependendo dos resultados de detecção de erro (CRC: Veri- ficação de Redundância Cíclica) e algum esquema de codificação de corre-ção de erro (também referido como codificação de canal) para correção deerro. Como ilustrado, um bit de CRC é adicionado a uma seqüência de da-dos de transmissão (S1), e o sinal resultante é enviado após o completa-mento da codificação de correção de erro (S2). Em resposta ao recebimentodo sinal, uma decodificação de correção de erro (também referida como "de-codificação de canal") é executada (S3), e uma detecção de erro é executa-da (S4). Se algum erro for detectado, uma retransmissão do pacote é solici-tada ao lado de transmissão (S5). Como ilustrado na Figura 4, existem di-versos métodos para uma tal retransmissão.

Em um método exemplar ilustrado na Figura 4A, um pacote P1 éenviado do lado de transmissão para o lado de recepção. Se algum erro fordetectado no lado de recepção, o pacote P1 é descartado e então uma re-transmissão é solicitada. Em resposta à solicitação de retransmissão, o ladode transmissão reenvia o mesmo pacote (representado como "P2") como opacote P1.

Em um método exemplar ilustrado na Figura 4B, o pacote PI éenviado do lado de transmissão para o lado de recepção. Se algum erro fordetectado no lado de recepção, o lado de recepção mantém o pacote P1sem descartá-lo. Em resposta à solicitação de retransmissão, o lado detransmissão reenvia o mesmo pacote (representado como "P2") como o pa-cote P1. Então, o lado de recepção gera um pacote P3 pela combinação dopacote anteriormente recebido com o pacote atualmente recebido. Como opacote P3 corresponde a um transmitido com o dobro de potência do pacoteP1, a precisão de demodulação é aperfeiçoada.

Também em um método exemplar ilustrado na Figura 4G, o pa-cote P1 é enviado do lado de transmissão para o lado de recepção. Se al-gum erro for detectado no lado de recepção, o lado de recepção mantém opacote P1 sem descartá-lo. Em resposta à solicitação de retransmissão, olado de transmissão envia dados de redundância derivados pela execuçãode certas operações no pacote P1 como o pacote P2. Por exemplo, assumaque uma seqüência de pacotes tais como "P1, P1', P1", ..." foi derivada pelacodificação do pacote P1. A seqüência derivada pode diferir dependendodos algoritmos de codificação adotados. No exemplo ilustrado, em respostaao recebimento de uma solicitação de retransmissão, o lado de transmissãoenvia P1' como o pacote P2. O lado de recepção gera uma pacote P3 pelacombinação do pacote anteriormente recebido com o pacote atualmente re-cebido. Como o pacote P3 tem uma redundância aumentada, a precisão dedemodulação será aperfeiçoada. Por exemplo, assumindo que a taxa de co-dificação do pacote P1 é igual a "1/2", a taxa de codificação do pacote P3torna-se igual a "1/4", por meio disto resultando em uma confiabilidade aper-feiçoada. Note que o lado de recepção já deve conhecer algumas informa-ções quanto a qual algoritmo de codificação é adotado, quais dados de re-dundância são enviados (também referido como "padrão de perfuração"), eoutros.Um esquema de programação de pacote rápido é uma técnicadestinada a aperfeiçoar a eficiência de utilização de freqüência em downlink.Em um ambiente de comunicação móvel, a condição de canal entre umaestação móvel (usuário) e uma estação de base varia ao longo do tempocomo ilustrado na Figura 5. Neste caso, mesmo se uma transmissão de umagrande quantidade de dados para um usuário com um estado de canal ruimfor tentada, é difícil aperfeiçoar o rendimento. Por outro lado, um rendimentomais alto seria conseguido para um usuário com um bom estado de canal.De um tal ponto de vista, é possível aperfeiçoar a eficiência de utilização defreqüência, determinando se o estado de canal é bom para cada usuário eatribuindo um pacote de dados compartilhados em favor do usuário com omelhor estado de canal.

A Figura 5 é um diagrama esquemático para explicar o esquemade programação de pacote rápido. Como ilustrado, um pacote de dadoscompartilhado é atribuído a um usuário com o melhor estado de canal (umusuário associado com a maior SINR) em cada fatia de tempo.

Documento Não de Patente 1: T. Ue, S. Aampei, N. Morinaga eK. Hamaguchi, "Symbol Rate and Modulation Level-Controlled Adaptive Mo-dulation/TDMA/TDD System for High-Bit-Rate Wireless Data Transmission",IEEE Trans. VT, pp. 1134-1147, vol. 47, N24, Nov. 1998.

Documento Não Patente 2: S. Lin, Costello, Jr. e M. Miller, "Au-tomatic-Repeat-Request Error Control Schemes", IEEE Communication Ma-gazine, vol. 12, N2 12, pp. 5-17, Dec. 1984.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

OBJETIVO A SER RESOLVIDO PELA INVENÇÃO

Neste campo da técnica, existe uma forte necessidade de umavelocidade e uma capacidade aperfeiçoada de transmissão de rádio, e emum sistema de comunicação futuro, uma eficiência adicionalmente aperfei-çoada de transmissão de rádio e uma eficiência de utilização adicional deuma banda de freqüência são requeridas.

Um objetivo da presente invenção é prover um aparelho e ummétodo de comunicação de rádio para utilização em um sistema de comuni-cação onde um pacote de dados compartilhado é atribuído a um usuáriocom um melhor estado de canal por prioridade para um aperfeiçoamentoadicional de eficiência de utilização de freqüência.

MEIOS PARA RESOLVER O OBJETIVO

Em uma modalidade da presente invenção, é provido um apare-lho de comunicação de rádio para utilização em um sistema de comunicaçãoonde uma banda de freqüência de downlink inclui uma pluralidade de blocode freqüência que incluem uma ou mais freqüências de portadora e um oumais blocos de freqüência são utilizados para uma transmissão de dadospara um único usuário. O aparelho inclui uma unidade de avaliação que ava-lia a qualidade de um sinal recebido para cada bloco de freqüência e arma-zena uma pluralidade de avaliações de qualidade do sinal recebido, umaunidade de comparação que compara a pluralidade de avaliações de quali-dade do sinal recebido, e uma unidade de transmissão que transmite umnúmero predeterminado de avaliações de qualidade do sinal recebido sobreum canal de controle de uplink.

VANTAGEM DA INVENÇÃO

De acordo com a modalidade da presente invenção, uma efici-ência da utilização de freqüência mais alta é conseguida em um sistema decomunicação onde um pacote de dados compartilhado é atribuído para umusuário com um melhor estado de canal por prioridade.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Figura 1 é uma vista esquemática para explicar o esquema deAMC;

Figura 2 é um diagrama que ilustra uma combinação exemplarentre os esquemas de modulação e as taxas de codificação de canal;

Figura 3 é uma vista esquemática para explicar o esquema deARQ híbrida;

Figura 4 é um diagrama que ilustra um exemplo de esquemas deretransmissão;

Figura 5 é um diagrama que ilustra a qualidade de recepção va-riando ao longo do tempo;Figura 6 é um diagrama que ilustra uma estação de recepçãoexemplar em um sistema de comunicação móvel de acordo com uma moda-lidade;

Figura 7 é um diagrama que ilustra uma estação de transmissãoem um sistema de comunicação móvel de acordo com uma modalidade;

Figura 8 é um diagrama que ilustra um método exemplar de atri-buição de blocos de freqüência;

Figura 9 mostra uma unidade de geração de dados de retornoexemplar para utilização em uma modalidade;

Figura 10 é um diagrama para explicar uma operação exemplarde acordo com uma modalidade da presente invenção;

Figura 11 é um diagrama para explicar outra operação exemplarde acordo com uma modalidade da presente invenção;

Figura 12 é um diagrama para explicar outra operação exemplarde acordo com uma modalidade da presente invenção;

Figura 13 é um diagrama que ilustra uma comparação exemplarde quantidades de transmissão de dados.

MELHOR MODO PARA EXECUTAR A INVENÇÃO

De acordo com uma implementação da presente invenção, emum sistema de comunicação onde a banda de freqüência de downlink incluiuma pluralidade de blocos de freqüência que incluem uma ou mais freqüên-cias de portadora e um ou mais blocos de freqüência são utilizados parauma transmissão de dados para um único usuário, a qualidade de um sinalrecebido é avaliada para cada bloco de freqüência, e as avaliações de quali-dade são comparadas. Então, um número predeterminado de avaliações dequalidade do sinal recebido é enviado sobre um canal de controle no uplink.Assim, como somente o número predeterminado de avaliações de qualidadedo sinal recebido menor do que o número total de blocos de freqüência éreportado, é possível prover um retorno sobre o estado de canal com umamenor quantidade de transmissão de dados eficientemente.

O número predeterminado de avaliações de qualidade do sinalrecebido pode ser obtido através da seleção de um número predeterminadodas superiores entre uma pluralidade de avaliações de qualidade armazena-das do sinal recebido. O número predeterminado de avaliações de qualidadede um sinal recebido podem ser as avaliações de qualidade de um sinal re-cebido para um ou mais blocos de freqüência reportados sobre um canal decontrole no downlink.

Uma ou mais do número predeterminado de avaliações de qua-lidade de sinal recebidas podem ser representadas como diferenças entreum valor de referência e estas. Como as diferenças podem ser representa-das em um número de bits menor do que o valor de referência, é possívelreduzir o número de bits para utilização no canal de controle. O valor de re-ferência pode ser uma média de avaliações de qualidade de sinal recebidoatravés de toda a banda de freqüência no downlink. Também, somente asdiferenças acima de um limite podem ser providas como retorno. Conse-qüentemente, é possível reduzir o número de avaliações de qualidade desinal recebido a ser reportado.

As avaliações de qualidade de sinal recebido transmitidas pelocanal de controle de uplink podem ser enviadas em ordem cronológica e naforma da diferença de uma avaliação atual e a avaliação anteriormentetransmitida. Como a diferença tende a ser um valor menor, é possível reduzir adicionalmente o número de bits para utilização no canal de controle.

A repetição de transmissão do número predeterminado de avali-ações de qualidade de sinal recebido pelo canal de controle de uplink podeser ajustada dependendo da freqüência Doppler derivada do sinal recebido,das expansões de retardo e outras quantidade indicativas do estado de co-municação.

PRIMEIRA MODALIDADE

Na seguinte modalidade o caso onde o esquema de OFDM (Mul-tiplexação de Divisão de Freqüência Ortogonal) é adotado no downlink estádescrito. No entanto, outros esquemas podem ser adotados. Uma banda defreqüência larga no downlink está dividida em uma pluralidade de blocos defreqüência. Em geral, apesar de um único bloco de freqüência incluir uma óumais freqüências de portadora, de acordo com esta modalidade, é supostoque cada bloco de freqüência inclui uma pluralidade de subportadoras. Noteque um tal bloco de freqüência pode ser referido como um "chunk".

A Figura 6 ilustra uma estação de recepção 200 em um sistemade comunicação móvel de acordo com uma modalidade da presente inven-ção. Apesar de uma estação de recepção ser tipicamente provida em umterminal móvel, esta pode ser provida em algum aparelho outro que os ter-minais móveis. A estação de recepção 200 inclui um circuito de recepção deRF 200-1, uma unidade de separação de sinal de subportadora 200-2 aco-plada com o circuito de recepção de RF 200-1, uma unidade de estimativade canal 200-3 acoplada com a unidade de separação de sinal de subporta-dora 200-2, uma ou mais unidades de avaliação de estado de canal de re-cepção 200-4 acopladas com a unidade de separação de sinal de subporta-dora 200-2 e a unidade de estimativa de canal 200-3, uma unidade de gera-ção de dados de retorno 200-5 acoplada com as uma ou mais unidades deavaliação de estado de canal de recepção 200-4, uma unidade de codifica-ção e modulação 200-6 acoplada com a unidade de geração de dados deretorno 200-5, um circuito de transmissão de RF 200-7 acoplado com a uni-dade de codificação e modulação 200-6, uma ou mais unidades de demodu-lação 200-8 acopladas com a unidade de separação de sinal de subportado-ra 200-2, uma ou mais unidades de decodificação 200-9 acopladas com asrespectivas uma ou mais unidades de demodulação 200-8, uma unidade deconversão paralelo para serial 200-10 acoplada com as uma ou mais unida-des de decodificação 200-9, e uma unidade de recuperação de pacote de IP200-11 acoplada com a unidade de conversão paralelo para serial 200-10.

Na Figura 6, um sinal transmitido, transmitido de uma estação detransmissão (não ilustrada) é recebido no circuito de recepção de RF 200-1.O circuito de recepção de RF 200-1 supre o sinal recebido para a unidade deseparação de sinal de subportadora 200-2. A unidade de separação de sinalde subportadora 200-2 divide o sinal recebido em sinais por subportadora, esupre os respectivos sinais para as unidades de demodulação 200-8, a uni-dade de avaliação de estado de canal dé recepção 200-4 e a unidade deestimativa de canal 200-3.Cada unidade de demodulação 200-8 demodula os sinais supri-dos por subportadora, e supre os sinais demodulados para as respectivasunidades de decodificação 200-9. O número de decodificadores é variáveldependendo do algoritmo de decodificação em uso (a unidade de codifica-ção utilizada no algoritmo). Cada unidade de decodificação 200-9 decodificao respectivo sinal suprido e supre o sinal decodificado para a unidade deconversão paralelo para serial 200-10. A unidade de conversão paralelo paraserial 200-10 converte de paralelo para serial o sinal que entra, e supre osinal resultante para a unidade de recuperação de pacote de IP 200-11. Aunidade de recuperação de pacote de IP 200-11 recupera o sinal que entra.

A unidade de estimativa de canal 200-3 utiliza um símbolo piloto(canal piloto) para cada subportadora para executar uma estimativa de canale supre um tal valor de estimativa de canal para uma ou mais unidades deavaliação de estado de canal de recepção 200-4 para cada subportadora.

Cada unidade de avaliação de estado de canal de recepção 200-4 avalia o estado de canal de recepção (por exemplo SIR) com base na es-timativa de canal e no sinal recebido para cada subportadora, e supre a ava-liação para a unidade de geração de dados de retorno 200-5. A unidade degeração de dados de retorno 200-5 gera os dados de retorno (informaçõesde controle) indicativos do estado de canal de recepção do bloco de fre-qüência com base na avaliação do estado de canal de recepção que entra, eos supre para a unidade de codificação e modulação 200-6. A SIR incluídanos dados de retorno pode ser uma SIR por subportadora exatamente comoé, ou pode ser algum valor convertido tal como uma média de SIRs atravésde todo um número predeterminado de subportadoras incluídas em um blocode freqüência. O último é porque a SIR por bloco de freqüência é requeridano lado de transmissão ao invés da SIR por subportadora. A unidade de co-dificação e modulação 200-6 codifica e modula os dados de retorno que en-tram, e supre o sinal resultante para o circuito de transmissão de RF 200-7.

O circuito de transmissão de RF 200-7 retorna os dados de retorno comoinformações de controle para a estação de transmissão 100.

A Figura 7 ilustra uma estação de transmissão 100 em um sis-tema de comunicação móvel de acordo com uma modalidade da presenteinvenção. A estação de transmissão 100 está tipicamente provida em umaestação de base. No entanto, a estação de transmissão 100 pode ser provi-da em outros aparelhos do que as estações de base. A estação de transmis-são 100 inclui um circuito de recepção de RF 100-1, uma unidade de demo-dulação e decodificação 100-2 acoplada com o circuito de recepção de RF100-1, um programador 100-3 acoplado com a unidade de demodulação edecodificação 100-2, uma unidade de aquisição de informações de cabeça-Iho 100-4, uma unidade de seleção de pacote 100-5 acoplada com a unida- de de aquisição de informações de cabeçalho 100-4, uma unidade de geren-ciamento de armazenamento 100-6 acoplada com a unidade de aquisição deinformações de cabeçalho 100-4, com a unidade de seleção de pacote 100-5e com o programador 100-3, uma unidade de geração de PDU (Unidade deDados de Protocolo) 100-7 acoplada com a unidade de seleção de pacote100-5, um armazenamento de transmissão 100-8 acoplado com a unidadede geração de PDU 100-7 e com a unidade de gerenciamento de armaze-namento 100-6, um seletor 100-9 acoplado com o armazenamento detransmissão 100-8 e com o programador 100-3, uma ou mais unidades decodificação e modulação 100-10 acopladas com o seletor 100-9, e um circui-to de transmissão de RF 100-11 acoplado com as unidades de codificação emodulação 100-10.

Como ilustrado na porção inferior direita da Figura 7, um sinal decontrole que inclui as informações de controle de cada estão de recepção200 (Figura 6) é recebido no circuito de recepção de RF 100-1, e o sinal de controle recebido é suprido para a unidade de demodulação e decodificação100-2. Na unidade de demodulação e decodificação 100-2, algumas opera-ções de demodulação e de decodificação são executas no sinal de controle,e as informações de controle a montante de cada estação de recepção (queincluem o estado de canal no downlink para cada bloco de freqüência) sãoreportadas para o programador 100-3.

Por outro lado, como ilustrado na porção superior esquerda daFigura 7, quando do recebimento de um pacote de IP de uma rede, a unida-de de aquisição de informações de cabeçalho 100-4 obtém as informaçõesde cabeçalho de pacote tais como o endereço de destino do pacote de IPrecebido, reporta as informações de cabeçalho de pacote obtidas para a u-nidade de gerenciamento de armazenamento 100-6, e supre o pacote de IPpara a unidade de seleção de pacote 100-5.

A unidade de gerenciamento de armazenamento 100-6 especifi-ca a localização de armazenamento dos dados de pacote para a unidade deseleção de pacote 100-5 com base nas informações de cabeçalho de pacotereportadas e no estado de cada fila reportada do armazenamento de trans-missão 100-8. A unidade de gerenciamento de armazenamento 100-6 supreo endereço de destino e o endereço de memória de uma fila que correspon-de ao endereço de destino para o armazenamento de transmissão 100-8. Aunidade de gerenciamento de armazenamento 100-6 informa ao programa-dor 100-3 das informações de cabeçalho de pacote e do estado de cada filareportada do armazenamento de transmissão 100-8.

A unidade de seleção de pacote 100-5 seleciona o pacote de IPque entra com base na localização de armazenamento para os dados depacote especificados pela unidade de gerenciamento de armazenamento100-6, e supre os pacotes selecionados individualmente para a unidade degeração de PDU 100-7. A unidade de geração de PDU 100-7 converte ospacotes que entram em PDUs, e supre as PDUs resultantes para o armaze-namento de transmissão 100-8.

O armazenamento de transmissão 100-8 configura uma fila dis-tinta para cada endereço de destino (cada estação de recepção ou cada u-suário) suprido das PDUs que entram com base no endereço de destino su-prido da unidade de gerenciamento de armazenamento 100-6 e do endereçode memória da fila correspondente, e informa a unidade de gerenciamentode armazenamento 100-6 o estado de cada fila.

O seletor 100-9 extrai os dados da fila especificada pelo progra-mador 100-3, e os supre para a unidade de codificação e modulação 100-10associada com o bloco de freqüência especificado. Este bloco de freqüênciaé atribuído pelo programador 100-3. O programador 100-3 determina paraqual usuário o bloco de freqüência deve ser atribuído por prioridade com ba-se nas informações de controle a montante (o estado de canal por bloco defreqüência no downlink) reportadas de cada estação de recepção, das infor-mações de cabeçalho de pacote e do estado de cada fila.

A unidade de codificação e modulação 100-10 executa uma co-dificação e uma modulação nos dados supridos do seletor 100-9. Os dadoscodificados e modulados são enviados para cada estação de recepção pelocircuito de transmissão de RF 100-11.

Com base nas informações de controle retornadas da estaçãode recepção 200 como retorno, o programador 100-3 gera uma tabela declassificação onde cada usuário é classificado de acordo com a prioridadeassociada. A prioridade é derivada para cada bloco de freqüência com basena qualidade do estado de canal de recepção de cada usuário. Então, umaprogramação é executada para cada bloco de freqüência. Por exemplo, co-mo ilustrado na Figura 8, a banda de freqüência de downlink está divididaem três blocos de freqüência 1, 2 e 3. Estes três blocos de freqüência estãoincluídos em qualquer um dos quadros de rádio (fatias de tempo). Para cadaquadro e cada bloco de freqüência, um usuário com o melhor estado de ca-nal de recepção é selecionado, e então para o usuário selecionado, o pacotede dados compartilhado no downlink é atribuído para o bloco de freqüênciano quadro. No exemplo ilustrado, para o segundo quadro de rádio da es-querda, o bloco de freqüência 1 é atribuído para o usuário nQ 2, o bloco defreqüência 2 é atribuído para o usuário n9 1, e o bloco de freqüência 3 é atri-buído para o usuário n- 4. Para o quadro de rádio imediatamente sucessivo,os blocos de freqüência 1 e 2 são atribuídos para o usuário n9 2, e o blocode freqüência 3 é atribuído para o usuário n9 3.

Por outro lado, no caso onde a freqüência é programada em fa-vor de um usuário com um bom estado de canal de recepção, existe umaprobabilidade de que mais blocos de freqüência sejam atribuídos para al- guns usuários enquanto que menos blocos de freqüência são atribuídos paraoutros usuários. De modo a manter uma atribuição justa entre os usuários, onúmero de blocos de freqüência atribuídos a um único usuário dentro de umquadro de rádio pode ser limitado para ser menor ou igual a um valor prede-terminado K (K é um certo número natural). Em outras palavras, um usuáriopara o qual K blocos de freqüência são atribuídos pode ser apagado da ta-bela de classificação para os blocos de freqüência não atribuídos, e então osblocos de freqüência não atribuídos podem ser atribuídos a outros usuários.

A prioridade para os blocos de freqüência pode ser determinadacom base nos critérios ilustrativamente listados como abaixo apresentado.

(1) 0 estado de canal de recepção de cada bloco de freqüência

(2) A razão entre a média de tempo dos estados de canal de re-cepção em cada bloco de freqüência e o estado de canal de recepção paracada bloco de freqüência no quadro de rádio

(3) A razão entre a média do estado de canal de recepção sobretodas as subportadoras (incluídas no bloco de freqüência) e o estado de ca-nal de recepção do bloco de freqüência alvo no quadro de rádio

(4) A razão entre a média de tempo sobre as médias do estadode canal de recepção sobre todas as subportadoras (incluídas no bloco defreqüência) e o estado de canal de recepção do bloco de freqüência alvo noquadro de rádio

No caso da mesma prioridade baseada no estado de canal derecepção tal como uma SIR de recepção, o bloco de freqüência é atribuídoem favor de um usuário com uma maior expansão de retardo, e por meiodisto o rendimento de pico é aperfeiçoado devido ao efeito de diversidade defreqüência. Alternativamente, no caso da mesma prioridade com base noestado de canal de recepção tal como uma SIR de recepção, o bloco de fre-qüência pode ser atribuído a um usuário com uma menor expansão de re-tardo por prioridade. Para um usuário çom uma maior expansão de retardo,outro bloco de freqüência pode ser atribuído para o usuário devido a umapequena diferença dos estados de canal de recepção médios entre os blo-cos de freqüência tal como a diferença entre as SI Rs de recepção médias.

SEGUNDA MODALIDADE

Como descrito na primeira modalidade, uma eficiência de utiliza-ção de freqüência aperfeiçoada é conseguida dividindo a banda de freqüên-cia de downlink em uma pluralidade de blocos de freqüência e atribuindo umou mais blocos de freqüência para um usuário com um melhor estado decanal por prioridade. Neste caso, o estado de canal de recepção de cadabloco de freqüência deve ser conhecido para executar uma programação defreqüência. O estado de canal de recepção pode ser medido por SIR emuma estação de recepção (tipicamente um terminal móvel), por exemplo, epode ser reportado para uma estação de transmissão (tipicamente uma es-tação de base) sobre um canal de controle de uplink transmitido da estaçãode recepção. A estação de recepção deve conhecer o estado de canal derecepção não somente para cada usuário mas também para cada bloco defreqüência. Como um resultado, é uma preocupação de que exista um au-mento significativo na quantidade de transmissão de informações no canalde controle para preparar e programar uma pluralidade de blocos de fre-qüência.

Em geral, a quantidade de informações Rup (taxa de bits) reque-rida em um canal de controle de uplink pode ser representada na fórmulacomo segue:

RUp = (Ks + AxNxKa)/T (1),

onde Ks representa o número de usuários para os quais os blocos de fre-qüência são realmente atribuídos, A representa o número de bits requeridospara representar a SIR (nesta modalidade, A = 5), N representa o númerototal de blocos de freqüência, Ka representa o número de usuários para osquais os blocos de freqüência podem ser possivelmente atribuídos, e T re-presenta a duração de um único pacote, a qual pode ser referida como TTI(Intervalo de Tempo de Transmissão). Um bit é reservado para reportar oresultado de CRC (ACK / NACK) da ARQ híbrida. Na fórmula acima o termo"Ks / T" representa a quantidade de informações associadas com o resultadode CRC de cada usuário para o qual os blocos de freqüência são realmenteatribuídos, e não depende do número N de blocos de freqüência. O termo

"(A x N x Ka) / T" representa a quantidade de informações requeridas parareportar a SIR por bloco de freqüência para cada usuário.

Por exemplo, assumindo que Ks=4, N=8, Ka=20 e T=0,5 ms, re-sulta que Rup= 1,61 Mbps.

Alternativamente, assumindo que Ks=8, N=8, Ka=40 e T=0,5 ms,resulta que Rup= 3,22 Mbps.

Deste modo, quanto maior for o número de blocos de freqüência,mais significativo é a quantidade de informações transmitidas no canal decontrole. A segunda modalidade da presente invenção pretende superar oproblema acima mencionado. De acordo com esta modalidade, em um sis-tema de comunicação onde a banda de freqüência de downlink está divididaem uma pluralidade de blocos de freqüência e um ou mais blocos de fre-qüência são utilizados para um usuário com um melhor estado de canal derecepção por prioridade, é possível prover um aparelho e método de comu-nicação de rádio capaz de reportar eficientemente o estado de canal comuma menor quantidade de transmissão de dados no canal de controle deuplink.

A Figura 9 ilustra uma unidade de geração de dados de retornopara utilização nesta modalidade. Esta unidade de geração de dados de re-torno pode ser utilizada como uma unidade de geração de dados de retorno200-5 da Figura 6. A unidade de geração de dados de retorno 200-5 incluiuma unidade de comparação de estado de canal de recepção 902, uma par-te de determinação de conteúdo reportado 904 e uma unidade de geraçãode sinal de controle 906.

A unidade de comparação de estado de canal de recepção 902recebe uma quantidade indicativa do estado de canal recebido, a qual é aSIR nesta modalidade, para a unidade de avaliação de estado de canal derecepção 200-4. No caso onde a SIR recebida não corresponde à SIR porbloco de freqüência, uma operação de calcular a média ou outra operaçãoadequada pode ser executada. Por exemplo, suponha que a SIR é medidapara cada 1000 subportadoras e um único bloco de freqüência inclui 100subportadoras. Neste caso, cada 10 SIRs de 100 SIRs obtidas para cada100 subportadoras tem a média calculada de modo que 10 SIRs associadascom 10 blocos de freqüência possam ser derivadas. As SIRs por subporta-dora e/ou bloco de freqüência são armazenadas em uma memória apropria-da. A unidade de comparação de estado de canal de recepção 902 comparaas SIRs por bloco de freqüência umas com as outras, e prove um resultadoda comparação.

A parte de determinação de conteúdo reportado 904 seleciona as SIRs associadas com um número predeterminado de blocos de freqüên-cia, e determina qual SIR deve ser reportada para uma estação de base. Umtal número predeterminado de blocos de freqüência pode ser determinadocomo segue.

(1) Entre uma pluralidade de SIRs armazenadas na memória, asL SIRs superiores indicativas de melhor qualidade podem ser selecionadas.

Por exemplo, suponha que se a SIR como ilustrado na Figura 10 for obtidaas três SIRs superiores (L = 3) são selecionadas. Neste caso, as três SIRsassociadas com os blocos de freqüência "c", "e" e "f" são selecionadas entreos blocos de freqüência "a", "b", "c", "d", "e", "f" e "g". Pode ser determinado com antecedência quanto destas SIRs superiores devem ser reportadas.Também, o número pode ser mudado dependendo de instruções de umaestação de base.

(2) Entre uma pluralidade de SIRs armazenadas na memória, asSIRs associadas com X blocos de freqüência especificados de uma estaçãode base podem ser selecionadas. Por exemplo, uma SIR (estado de canalde recepção) como ilustrado na Figura 10 é medida em uma estação de rá-dio e assumindo que os dados de downlink na direção da estação móvel sãotransmitidos nos blocos de freqüência "c" e "d". Neste caso, a estação debase pode instruir a estação móvel para reportar as duas SIRs associadascom os blocos de freqüência "c" e "d", ou pode instruir a estação móvel parareportar as SIRs associadas com outros blocos de freqüência além ou aoinvés daquelas dos blocos de freqüência "c" e "d". Por exemplo, as SIRs as-sociadas com os blocos de freqüência selecionados para cada dois blocosde freqüência podem ser reportadas entre uma pluralidade de blocos de fre-qüência localizados sobre o eixo geométrico de freqüência. Por exemplo, seuma SIR como ilustrado na Figura 11 for medida, as três SIRs associadascornos blocos de freqüência "a", "d" e "g" podem ser selecionadas.(3) Entre uma pluralidade de SIRs armazenadas na memória,um ou mais SIRs acima de um limite predefinido podem ser selecionadas.Em outras palavras, somente as SIRs associadas com os blocos de fre-qüência com estados de canal relativamente melhores podem ser reportadaspara uma estação de base entre as SIRs armazenadas.

A unidade de geração de sinal de controle 906 da Figura 9 geraum sinal de controle que inclui as informações de identificação (ID) de umbloco de freqüência selecionado na unidade de determinação de conteúdoreportado 904 e a SIR associada com o bloco de freqüência. Em outras pa-lavras, o sinal de controle inclui um número predeterminado de combinaçõesdas IDs dos e das SIRs associadas com os blocos de freqüência. Também,se qualquer bloco de freqüência já tiver sido atribuído e os dados de down-link tiverem sido recebidos, o sinal de controle também inclui as informaçõesindicativas de um resultado de detecção de erro daqueles dados. Como aci-ma apresentado, as informações de resultado de detecção de erro podemser representadas em um bit para indicar uma confirmação afirmativa (ACK)ou uma confirmação negativa (NACK). O sinal de controle gerado deste mo-do é provido para a unidade de codificação e modulação 200-6, onde algu-ma operação apropriada é subseqüentemente executada, e o retorno é pro-vido para a estação de base.

De acordo com esta modalidade, as SIRs para serem reportadaspara uma estação de base são selecionadas com base em certos critérios,resultando em uma diminuição no número de SIRs (o número de blocos defreqüência) a serem reportadas. Por meio disto, é possível reduzir a quanti-dade de informações transmitidas sobre o canal de controle de uplink en-quanto mantendo as informações necessárias para determinar os blocos defreqüência com melhores estados de canal para cada usuário.

TERCEIRA MODALIDADE

Na segunda modalidade, o número de SIRs (o número de blocosde freqüência) a serem reportadas para uma estação de base é reduzido,mas o número de bits para representar as SIRs pode ser reduzido. Por e-xemplo, o valor absoluto de uma SIR associada com um certo bloco de fre-qüência pode ser representado em cinco bits, e as SI Rs associadas com osoutros blocos de freqüência podem ser representadas em forma de diferen-ças (valores relativos) entre as SI Rs e o valor absoluto. Em geral, como adiferença pode ser representada em um número de bits menor do que cincobits, a quantidade de transmissão pode ser reduzida comparada com o casoonde todas as SIRs são representadas em cinco bits. A SIR representadacomo o valor absoluto pode estar associada com um bloco de freqüênciaarbitrário. Por exemplo, o bloco de freqüência que inclui a freqüência de por-tadora mais baixa ou o bloco de freqüência que inclui a freqüência de porta-dora mais alta pode estar representado na forma do valor absoluto. Alterna-tivamente, ao invés da SIR associada com um bloco de freqüência, um valordiferente predefinido pode ser preparado, e cada SIR pode ser representadana forma da diferença entre a SIR e o valor predefinido. Como ilustrado naFigura 12, a média de SIRs sobre a banda inteira pode ser representada naforma do valor absoluto, e a SIR associada com cada bloco de freqüênciapode ser representada na forma da diferença entre a SIR e a média.

Alternativamente, a SIR em um certo ponto no tempo pode serrepresentada na forma do valor absoluto, e as SIRs subseqüentes podemser representadas como variações temporais para o valor absoluto. Ainda, aSIR no ponto no tempo atual pode ser representada como uma variaçãotemporal à SIR no ponto no tempo imediatamente anterior. Em geral, como aquantidade de variação a curto prazo é menor do que aquela de variação alongo prazo, a SIR pode ser representada com uma quantidade de transmis-são reduzida deste modo. No entanto, se um erro for detectado em um sinalrecebido em uma estação móvel, é desejável impedir uma corrente de valo-res imprecisos reportando o valor absoluto e/ou ignorando a variação tempo-ral para a SIR imediatamente anterior no próximo tempo.

De acordo com esta modalidade, a SIR a ser reportada parauma estação de base está representada como algum valor (valor relativo) talcomo o valor absoluto e/ou a diferença. A redução no número de bits reque-ridos para reportar a SIR torna possível reduzir a quantidade de informaçõestransmitidas no canal de controle de uplink enquanto mantendo as informa-ções necessárias para determinar um bloco de freqüência com um melhorestado de canal para cada usuário.

QUARTA MODALIDADE

Na segunda e na terceira modalidades, a quantidade de trans-missão de dados requerida para prover um único retorno é reduzida. Poroutro lado, o retorno pode ser não freqüentemente provido. Por exemplo, afreqüência do retorno pode ser ajustada com base na mobilidade de umaestação de recepção. Como é estimado que o ambiente de recepção de umaestação de recepção de movimento lento varia menos, a freqüência de re-torno pode ser diminuída. A mobilidade pode ser avaliada, por exemplo, combase na freqüência Doppler máxima, e a freqüência Doppler máxima é pe-quena no caso de movimento lento. Por outro lado, como é estimado que oambiente de recepção de uma estação de recepção de movimento rápidovaria relativamente mais, a freqüência de retorno pode ser aumentada. Emgeral, como uma estação de recepção mais freqüentemente move-se emuma baixa velocidade do que uma alta velocidade, é estimado que um retor-no freqüente não precisa ser suprido.

Além disso, o conteúdo ou a freqüência de retorno podem serajustados dependendo da expansão de retardo no downlink. Em geral, quan-to menor é a expansão de retardo, menor é a variação de canal na faixa defreqüência. Assim, como a diferença de SI Rs entre os blocos de freqüência épequena para um usuário com uma expansão de retardo pequena observa-da, o estado de canal pode ser avaliado com base na única média de SIRssobre a banda inteira. Alternativamente, a freqüência de retorno pode serdiminuída.

Além disso, somente no caso onde o nível de SIR varia significa-tivamente comparado com um SIR anteriormente reportado (somente nocaso onde a quantidade de variação excede um limite) é a SIR enviada parauma estação de base. Por exemplo, se a variação temporal de SIR for pe-quena, tal como no caso de um estado estacionário, a freqüência de reportede retorno pode ser reduzida.

De acordo com esta modalidade, a redução na freqüência dereporte de SIRs torna possível diminuir a quantidade de informações trans-mitidas no canal de controle de uplink enquanto mantendo as informaçõesnecessárias para determinar os blocos de freqüência com um melhor estadode canal para cada usuário.

Os esquemas descritos nas diferentes modalidades podem serempregados por si próprio ou em qualquer sua combinação.

A Figura 13 ilustra uma comparação exemplar de quantidadesde transmissão de dados para utilização nas diferentes modalidades. Comoacima apresentado, a quantidade de informações requeridas Rup (taxa debits) em um canal de controle de uplink de acordo com a primeira modalida-de pode ser representada como segue;

Rup = (Ks + AxNxKa)/T (1),

onde Ks representa o número de usuários para os quais os blocos de fre-qüência são realmente atribuídos, A representa o número de bits requeridospara representar a SIR (nesta modalidade, A = 5), N representa o númerototal de blocos de freqüência, Ka representa o número de usuários para osquais os blocos de freqüência podem ser atribuídos, e T representa o inter-valo de tempo de transmissão TTI.

De acordo com a segunda modalidade, as SIRs associadas comN' blocos de freqüência menos do que o número N total de blocos de fre-qüência são reportadas para uma estação de base. Assim, a quantidade deinformações requeridas Rup em um canal de controle de uplink pode ser re-presentada como segue;

Rup = (Ks + AxN'xKa)/T (2).

De acordo com a terceira modalidade, as SIRs são representa-das por um valor absoluto e valores relativos ao valor absoluto. Assim, aquantidade de informações requeridas Rup em um canal de controle de u-plink pode ser representada como segue;

RUp = (Ks + (Ax1 +Yx(N-1))xKa)/T (3).

Nesta fórmula, o termo "A x 1" representa o número de bits re-queridos para representar um único valor absoluto, e Y representa o númerode bits requeridos para representar um valor relativo (diferença) do valor ab-soluto. Entre N blocos de freqüência, uma SIR associada com um único blo-co de freqüência é representada na forma do valor absoluto, e as SI Rs as-sociadas com os (N - 1) blocos de freqüência restantes são representadasna forma de valores relativos.

No caso onde o esquema da segunda modalidade é combinadocom o esquema da terceira modalidade, as SI Rs são representadas como ovalor absoluto e os valores relativos, e somente as SI Rs associadas com N'blocos de freqüência são reportadas para uma estação de base. Assim, aquantidade de informações requeridas Rup em um canal de controle de u-plink pode ser representada como segue;

RUp = (Ks + (Ax1 +Yx(N'-1))xKa)/T (4).

A Figura 13 ilustra os valores exemplares da quantidade de in-formações Rup computada de acordo com as fórmulas (1) - (4) no caso daseguinte determinação de parâmetros:

Ka (o número de usuários para os quais os blocos de freqüênciapodem ser atribuídos) = 20 ou 40;

Ks (o número de usuários para os quais os blocos de freqüênciasão realmente atribuídos) = 4;

N (o número total de blocos de freqüência) = 8;

N' (o número de blocos de freqüência associados com as SI Rs aser reportado para uma estação de base) = 4;

A (o número de bits utilizados para representar o valor absoluto)= 5;

Y (o número de bits utilizados para representar as diferençaspara o valor absoluto) = 2; e

T (intervalo de tempo de transmissão TTI) = 0,5 ms.

Nesta ilustração, os valores na coluna "1â MODALIDADE" sãocomputados de acordo com a fórmula (1), os valores na coluna "2- MODA-LIDADE" são computados de acordo com a fórmula (2), os valores na coluna"3â MODALIDADE" são computados de acordo com a fórmula (3), e os valo-res na coluna "2- + 3â MODALIDADES" são computados de acordo com afórmula (4). De acordo com a presente invenção, é possível reduzir a quanti-dade de informações significativamente mesmo em casos de 20 e 40 usuá-rios. Comparada com a primeira modalidade, a quantidade de informaçõespode ser reduzida para 51%, 48% e 28% de acordo com a segunda modali-dade, a terceira modalidade e a segunda e a terceira modalidades, respecti-vãmente.

Na descrição acima, algumas modalidades preferidas da presen-te invenção foram descritas. No entanto, a presente invenção não pode estarlimitada às modalidades exatas mas variações e modificações podem serfeitas dentro do espírito da presente invenção. Por conveniência, a presenteinvenção foi descrita através de algumas modalidades separadas, mas aseparação entre as modalidades não é essencial para a presente invenção,e uma ou mais modalidades podem ser utilizadas se necessário.

Este Pedido de Patente Internacional está baseado no Pedidode Prioridade Japonesa Número 2005-106907 depositado em 01 de Abril de2005, o conteúdo inteiro do qual está por meio disto incorporado por referên-cia.

LISTA DE SÍMBOLOS DE REFERÊNCIA

<table>table see original document page 23</column></row><table>200-1 circuito de recepção de RF200-2 : unidade de separação de sinal de subportadora200-3 : unidade de estimativa de canal200-4 unidade de avaliação de estado de canal de recepção200-5 unidade de geração de dados de retorno200-6 unidade de codificação e modulação200-7 circuito de transmissão de RF200-8 unidade de demodulação200-9 unidade de decodificação200-10 unidade de conversão paralelo para serial200-11 unidade de recuperação de pacote de IP902 unidade de comparação de estado de canal de recepção904 parte de determinação de conteúdo reportado906 unidade de geração de sinal de controle

Claims

1. Aparelho de comunicação de rádio para utilização em um sis-tema de comunicação onde uma banda de freqüência de downlink inclui umapluralidade de blocos de freqüência que incluem uma ou mais freqüênciasde portadora e um ou mais dos blocos de freqüência são utilizados para umatransmissão de dados para um único usuário, o aparelho compreendendo:uma unidade da avaliação que avalia a qualidade de um sinalrecebido para cada bloco de freqüência, e armazena uma pluralidade de a-valiações do sinal recebido;uma unidade de comparação que compara a pluralidade de ava-liações de qualidade do sinal recebido umas com as outras; euma unidade de transmissão que transmite um número prede-terminado das avaliações de qualidade do sinal recebido sobre um canal decontrole de uplink.

2. Aparelho de comunicação de rádio de acordo com a reivindi-cação 1, em que o número predeterminado de avaliações de qualidade dosinal recebido são obtidos pela seleção de um número predeterminado deavaliações de melhor qualidade entre a pluralidade de avaliações de quali-dade armazenadas do sinal recebido.

3. Aparelho de comunicação de rádio de acordo com a reivindi-cação 1, em que o número predeterminado de avaliações de qualidade dosinal recebido são avaliações de qualidade associadas com um ou mais blo-cos de freqüência reportados sobre o canal de controle de downlink.

4. Aparelho de comunicação de rádio de acordo com a reivindi-cação 1, em que um ou mais do número predeterminado de avaliações dequalidade do sinal recebido são representadas como diferenças entre umaou mais avaliações de qualidade e um valor de referência.

5. Aparelho de comunicação de rádio de acordo com a reivindi-cação 4, em que o vaíor de referência é uma média das avaliações de quaíi-dade do sinal recebido sobre a banda de freqüência de downlink.

6. Aparelho de comunicação de rádio de acordo com a reivindi-cação 4, em que a unidade de comparação compara as diferenças com umlimite.

7. Aparelho de comunicação de rádio de acordo com a reivindi-cação 1, em que as avaliações de qualidade do sinal recebido transmitidaspela canal de controle de uplink são transmitidas cronologicamente e são representadas como diferenças entre as avaliações de qualidade e as avali-ações de qualidade anteriormente transmitidas.

8. Aparelho de comunicação de rádio de acordo com a reivindi-cação 1, em que uma freqüência de transmissão de quão freqüente o núme-ro predeterminado de avaliações de qualidade do sinal recebido deve sertransmitido pelo canal de controle de uplink é ajustada dependendo de umafreqüência Doppler derivada do sinal recebido.

9. Aparelho de comunicação de rádio de acordo com a reivindi-cação 1, em que uma freqüência de transmissão de quão freqüente o núme-ro predeterminado de avaliações de qualidade do sinal recebido deve sertransmitido pelo canal de controle de uplink é ajustada dependendo de umacaracterística de expansão de retardo derivada do sinal recebido.

10. Método de comunicação de rádio para utilização em um sis-tema de comunicação onde uma banda de freqüência de downlink inclui umapluralidade de blocos de freqüência que incluem uma ou mais freqüências de portadora e um ou mais dos blocos de freqüência são utilizados para umatransmissão de dados para um único usuário, o método compreendendo asetapas de:receber um sinal de uma parte de comunicação;avaliar a qualidade do sinal recebido para cada um dos blocos de freqüência e armazena uma pluralidade de avaliações de qualidade dosinal recebido;comparar as avaliações de qualidade plurais do sinal recebidoumas com as outras; etransmitir um número predeterminado das avaliações de quali-dade do sinal recebido sobre um canal de controle de uplink.